DE102009056092B4 - Light source with a diode laser - Google Patents
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Abstract
Lichtquelle mit
a) einem elektrisch frei triggerbaren Diodenlaser (1) zur Erzeugung von Lichtpulsen;
b) einem mehrstufigen optischen Verstärker (2, 3) für die von dem Diodenlaser erzeugten Lichtpulse;
c) einer nichtlinearen Faser (4) zur spektralen Verbreiterung der verstärkten Lichtpulse;
d) einem Wellenlängenselektor (5) zur Selektion von Teilen des Spektrums der verstärkten und spektral verbreiterten Lichtpulse;
e) einer Steuerung (6) zur Regelung und Überwachung der Pumpleistungen aller optischen Verstärkerstufen (2, 3) derart, dass bei wechselnder mittlerer Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse eine konstante Pulsenergie der Lichtpulse bei der selektierten Wellenlänge sichergestellt ist.Light source with
a) an electrically freely triggerable diode laser (1) for generating light pulses;
b) a multi-stage optical amplifier (2, 3) for the light pulses generated by the diode laser;
c) a non-linear fiber (4) for the spectral broadening of the amplified light pulses;
d) a wavelength selector (5) for selecting parts of the spectrum of the amplified and spectrally broadened light pulses;
e) a controller (6) for controlling and monitoring the pump powers of all the optical amplifier stages (2, 3) such that a constant pulse repetition frequency of the light pulses ensures a constant pulse energy of the light pulses at the selected wavelength.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Zur Messung der Fluoreszenzlebensdauer einzelner Moleküle wird eine Anregungslichtquelle benötigt, die Pulse generiert deren Wellenlänge im Absorptionsspektrum der untersuchten Substanz liegt und deren Pulsdauer deutlich kürzer als die erwartete Fluoreszenz-Lebensdauer ist. Zur Fluoreszenzanregung einzelner Moleküle in z. B. biologischen Proben genügen dabei Pulsenergien von 10 bis 20 pJ (pJ = Pikojoule).To measure the fluorescence lifetime of individual molecules, an excitation light source is required that generates pulses whose wavelength lies in the absorption spectrum of the substance under investigation and whose pulse duration is significantly shorter than the expected fluorescence lifetime. For fluorescence excitation of individual molecules in z. B. biological samples satisfy pulse energies of 10 to 20 pJ (pJ = picojoule).
Zur spezifischen Untersuchung molekularer Vorgänge in lebenden Zellen erlangen selbstfluoreszierende Proteine mehr und mehr Bedeutung. Der Absorptionsbereich dieser modifizierten Proteine reicht vom blauen bis in den orange/roten Wellenlängenbereich.For the specific investigation of molecular processes in living cells self-fluorescent proteins gain more and more importance. The absorption range of these modified proteins ranges from the blue to the orange / red wavelength range.
Blaue, rote und infrarote Anregungsquellen existieren in Form von gewinngeschalteten Diodenlasern mit Pulsdauern im Pikosekundenbereich. Ihre Vorteile sind eine einfache Bedienung, Wartungsfreiheit und eine frei wählbare Repetitionsrate mit der Möglichkeit, einzelne Laserpulse beliebig zu triggern.Blue, red and infrared excitation sources exist in the form of gain-switched diode lasers with pulse durations in the picosecond range. Its advantages are simple operation, freedom from maintenance and a freely selectable repetition rate with the possibility of triggering individual laser pulses as desired.
Obwohl große Teile des Spektrums vom nahen UV bis zum nahen Infrarot durch direkte oder frequenzverdoppelte Diodenlaser abgedeckt sind, fehlt es nach wie vor völlig an vergleichbaren Anregungsquellen zwischen 530 nm und 630 nm. Gerade dieser Bereich gewinnt in der biologischen Forschung mit selbstfluoreszierenden Proteinen (Fluorescent Proteins: GFP (green fluorescent protein), YFP (yellow fluorescent protein), mStrawberry, mCherry, mRaspberry [http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorophore]) an Bedeutung. Außerdem wäre eine Anregungsquelle mit kontinuierlich durchstimmbarer Wellenlänge ein wichtiges Universalwerkzeug für die Grundlagenforschung.Although large parts of the spectrum from the near UV to the near infrared are covered by direct or frequency-doubled diode lasers, comparable sources of excitation between 530 nm and 630 nm are still lacking. It is precisely this field that is gaining in biological research with self-fluorescent proteins (Fluorescent Proteins) Green fluorescent protein (GFP), yellow fluorescent protein (YFP), mStrawberry, mCherry, mRaspberry [http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorophore]). In addition, an excitation source with continuously tunable wavelength would be an important universal tool for basic research.
Neben der wählbaren Wellenlänge hätte eine ideale Anregungsquelle für zeitaufgelöste Fluoreszenzmessungen auch eine frei wählbare Pulswiederholfrequenz.In addition to the selectable wavelength, an ideal excitation source for time-resolved fluorescence measurements would also have a freely selectable pulse repetition frequency.
Zur Aufzeichnung von Fluoreszenz-Lebensdauer-Bildern möchte man einerseits eine möglichst hohe Wiederholfrequenz um die kürzestmögliche Messzeit zu erreichen. Andererseits muss die Periode zwischen zwei Pulsen lang genug sein, um den Fluoreszenzabfall hinreichend verfolgen zu können. Da die Fluoreszenz-Lebensdauern je nach untersuchtem Farbstoff variieren, ist eine Anpassung der Wiederholfrequenz je nach Messaufgabe wünschenswert.On the one hand, to record fluorescence lifetime images, one would like to achieve the highest possible repetition frequency by the shortest possible measuring time. On the other hand, the period between two pulses must be long enough to be able to follow the fluorescence decay sufficiently. Since the fluorescence lifetimes vary depending on the dye studied, an adjustment of the repetition frequency is desirable depending on the measurement task.
Sollen Wechselwirkungen zwischen mehreren Farbstoffen mittels Fluorescence Resonant Energy Transfer (FRET) (ohne Fehler durch unvollständige FRET-Paare) untersucht werden, müssen mindestens zwei Anregungsquellen unterschiedlicher Wellenlänge in einem bestimmten zeitlichen Regime miteinander synchronisiert werden (PIE-FRET = Pulsed Interleaved Excitation FRET). Dazu sind elektrisch frei triggerbare Laser besonders vorteilhaft.If interactions between several dyes are to be investigated by means of Fluorescence Resonant Energy Transfer (FRET) (without errors due to incomplete FRET pairs), at least two excitation sources of different wavelengths must be synchronized with each other in a specific time regime (PIE-FRET = Pulsed Interleaved Excitation FRET). For this purpose, electrically freely triggerable lasers are particularly advantageous.
Ein Superkontinuum, also weißes Licht, entsteht durch die gezielte Ausnutzung nichtlinearer optischer Effekte, wie Raman-Streuung, Vierwellenmischung und Selbstphasenmodulation, die eine Verbreiterung des Spektrums verursachen. Werden kurze infrarote Pulse mit einer sehr hohen Spitzenleistung in eine spezielle Photonische Kristallfaser (Photonic Crystal Fibre = PCF) eingekoppelt, so kann sich durch das Zusammenwirken der o. g. Effekte das Spektrum auf den gesamten sichtbaren Bereich verbreitern.A supercontinuum, that is, white light, arises from the targeted exploitation of non-linear optical effects, such as Raman scattering, four-wave mixing, and self-phase modulation, which cause the spectrum to broaden. If short infrared pulses with a very high peak power are coupled into a special Photonic Crystal Fiber (PCF), then the interaction of the above-mentioned o. G. Effects broaden the spectrum to the entire visible range.
Stand der TechnikState of the art
Durchstimmbare, gepulste Laser werden im sichtbaren Spektralbereich mit Hilfe von Weißlichtquellen erzeugt, kombiniert mit akustooptisch betriebenen Filtern (acousto optic tunable filters = AOTF) zur Isolierung von Pulsen. Diese Systeme basieren auf modengekoppelten Faserlasern, mit deren emittierten Pulsen ein Superkontinuum (Weißlicht) erzeugt wird. Prinzipbedingt arbeiten solche Laser statisch bei einer festen Wiederholrate. Mittels der akustooptischen Modulatoren (sogenannter Pulspicker) kann die Wiederholfrequenz zwar reduziert werden, ein externes Triggern und damit synchronisieren verschiedener Laserquellen für Pulsed Interleaved Excitation Anwendungen ist damit jedoch nicht zu realisieren. Pulspicker weisen auch meist nur eine Unterdrückung der Pulse mit einem Kontrast von 1:200 auf, womit ein substantieller Untergrund verbleibt, welcher bei Fluoreszenzmessungen extrem störend wirkt.Tunable pulsed lasers are produced in the visible spectral range using white light sources combined with acousto-optic tunable filters (AOTF) to isolate pulses. These systems are based on mode-locked fiber lasers, with whose emitted pulses a supercontinuum (white light) is generated. Due to the principle, such lasers work statically at a fixed repetition rate. Although the repetition frequency can be reduced by means of the acousto-optic modulators (so-called pulse pickers), an external triggering and thus synchronization of different laser sources for Pulsed Interleaved Excitation applications can not be realized thereby. Pulse pickers also usually have only a suppression of the pulses with a contrast of 1: 200, leaving a substantial background, which is extremely disturbing in fluorescence measurements.
Derartige Lichtquellen werden z. B. beschrieben in den Schriften
Die
Die
Aufgabetask
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Laserpulse von wenigen hundert Pikosekunden Pulsdauer bei einer wählbaren Wellenlänge in einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf zu erzeugen.The present invention has for its object to generate laser pulses of a few hundred picoseconds pulse duration at a selectable wavelength in a predetermined time course.
Lösungsolution
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.This object is achieved by the invention with the features of the independent claim.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Lichtquelle vorgeschlagen mit:
- a) einem elektrisch frei triggerbaren Diodenlaser zur Erzeugung von Lichtpulsen;
- b) einem mehrstufigen optischen Verstärker für die von dem Diodenlaser erzeugten Lichtpulse;
- c) einer nichtlinearen Faser zur spektralen Verbreiterung der verstärkten Lichtpulse;
- d) einem Wellenlängenselektor zur Selektion von Teilen des Spektrums der verstärkten und spektral verbreiterten Lichtpulse; und
- e) einer Steuerung zur Regelung und Überwachung der Pumpleistungen aller optischen Verstärkerstufen derart, dass bei wechselnder mittlerer Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse eine konstante Pulsenergie der Lichtpulse bei der selektierten Wellenlänge sichergestellt ist.
- a) an electrically freely triggerable diode laser for generating light pulses;
- b) a multi-stage optical amplifier for the light pulses generated by the diode laser;
- c) a nonlinear fiber for spectral broadening of the amplified light pulses;
- d) a wavelength selector for selecting parts of the spectrum of the amplified and spectrally broadened light pulses; and
- e) a controller for controlling and monitoring the pumping power of all optical amplifier stages such that a constant pulse repetition frequency of the light pulses ensures a constant pulse energy of the light pulses at the selected wavelength.
Ein frei triggerbarer Diodenlaser erzeugt mit jedem elektrischen Signal einen einzelnen Lichtpuls bei einer bestimmten Wellenlänge mit einer Pulsdauer von Pikosekunden (ps) und einer Pulsenergie von Pikojoule. Die Pulsenergie und Pulsform sind weitgehend unabhängig von der Pulsperiode. Typische Pulsdauern liegen im Bereich von 10 bis 300 ps, vorzugsweise 50 bis 300 ps, weiter vorzugsweise 100 bis 200 ps.A freely triggerable diode laser generates with each electrical signal a single light pulse at a certain wavelength with a pulse duration of picoseconds (ps) and a pulse energy of picojoule. The pulse energy and pulse shape are largely independent of the pulse period. Typical pulse durations are in the range of 10 to 300 ps, preferably 50 to 300 ps, more preferably 100 to 200 ps.
Die Lichtquelle ist frei triggerbar. Frei triggerbar bedeutet, dass ein einzelner Laserpuls durch die Flanke eines elektrischen Steuersignals ausgelöst werden kann. Die zeitliche Abfolge der elektrischen Steuersignale bestimmt die zeitliche Abfolge der Laserpulse. Es können einzelne Pulse erzeugt werden, ebenso wie beliebige Pulsfolgen und periodisch sich wiederholende Pulsmuster. Ist das Steuersignal periodisch im ms-Bereich, stellt sich nach wenigen Periodendauern ein hochstabiles Ausgangssignal hinsichtlich Pulsenergie und Pulsbreite ein. Bei den derzeit üblichen frei triggerbaren Diodenlasern sind minimale Pulsabstände bis 10 ns möglich.The light source is freely triggerable. Freely triggerable means that a single laser pulse can be triggered by the edge of an electrical control signal. The time sequence of the electrical control signals determines the time sequence of the laser pulses. Individual pulses can be generated, as well as any pulse sequences and periodically repeating pulse patterns. If the control signal is periodic in the ms range, after a few periods a highly stable output signal with respect to pulse energy and pulse width is established. In the currently customary freely triggerable diode lasers, minimum pulse intervals of up to 10 ns are possible.
In einem nachfolgenden, mehrstufigen optischen Verstärker werden die Pulse um mehrere Größenordnungen auf Pulsenergien von Mikrojoule (μJ) verstärkt.In a subsequent multistage optical amplifier, the pulses are amplified several orders of magnitude to pulse energies of microjoules (μJ).
Diese sehr intensiven Pulse einer Wellenlänge verbreitern sich nachfolgend in einer speziellen nichtlinearen Faser (Photonische Kristallfaser, PCF) auf ein Spektrum von mehreren hundert Nanometern. Der Effekt der spektralen Verbreiterung hängt stark von der Pulsspitzenleistung ab, die in die Faser gespeist wird. Durch den Einsatz von Pulsen mit ca. 100 ps wird eine deutlich homogenere Spektralverteilung im Vergleich zu Systemen auf Basis von Femtosekunden erreicht.These very intense pulses of one wavelength subsequently broaden in a special nonlinear fiber (Photonic Crystal Fiber, PCF) to a spectrum of several hundred nanometers. The effect of spectral broadening depends strongly on the pulse peak power fed into the fiber. The use of pulses with approximately 100 ps results in a much more homogeneous spectral distribution compared to systems based on femtoseconds.
Im Ergebnis sind blau-verschobene Wellenlängen-Anteile im Bereich von 400 bis 1.000 nm, vorzugsweise 450 bis 800 nm, weiter vorzugsweise 500 bis 700 nm, erreichbar.As a result, blue-shifted wavelength components in the range of 400 to 1,000 nm, preferably 450 to 800 nm, more preferably 500 to 700 nm, can be achieved.
Die Lichtquelle ist nicht nur frei triggerbar, sondern auch durchstimmbar. Zu diesem Zweck besitzt sie einen Wellenlängenselektor zur Selektion von Teilen des Spektrums der verstärkten und spektral verbreiterten Lichtpulse. Als Wellenlängenselektor eignen sich z. B. ein AOTF (s. o.), Prismen, Gitter oder Filter.The light source is not only freely triggerable, but also tunable. For this purpose, it has a wavelength selector for selecting parts of the spectrum of the amplified and spectrally broadened light pulses. As a wavelength selector z. As an AOTF (see above), prisms, grids or filters.
Ferner wird die Lichtquelle von einer Steuerelektronik gesteuert.Furthermore, the light source is controlled by control electronics.
Mit dem Wellenlängenselektor können aus dem erzeugten Superkontinuum ein oder mehrere schmalbandige Bereiche ausgefiltert werden, womit eine frei triggerbare, durchstimmbare Lichtquelle geschaffen ist.With the wavelength selector one or more narrow-band ranges can be filtered out of the generated supercontinuum, thus creating a freely triggerable, tunable light source.
Der zeitliche Abstand zwischen den Pulsen ist stufenlos und in weitem Bereich einstellbar.The time interval between the pulses is infinitely variable and can be adjusted over a wide range.
Durch eine Mehrzahl von einzelnen triggerbaren Lasern, die jeweils auf unterschiedliche Wellenlängen gestimmt sind, können ebenfalls Sequenzen von Pulsen mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugt werden.By a plurality of individual triggerable lasers, which are each tuned to different wavelengths, sequences of pulses of different wavelengths can also be generated.
Auf diese Weise können Wechselwirkungen zwischen fluoreszierenden Farbstoffen untersucht werden, die sich sowohl in ihren spektralen Eigenschaften als auch in ihrer Fluoreszenzlebensdauer unterscheiden.In this way, interactions between fluorescent dyes can be investigated, which differ both in their spectral properties and in their fluorescence lifetime.
Die Lichtquelle eignet sich für die Anwendung in der Beobachtung von Fluoreszenzdynamiken, also für die Spektroskopie und Mikroskopie, insbesondere für konfokale Mikroskopie, hierbei vorallem zur Analyse von Fluoreszenzlebensdauern (FLIM, fluorescence lifetime imaging), oder für die Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS, fluorescence correlation spectroscopy). The light source is suitable for use in the observation of fluorescence dynamics, ie for spectroscopy and microscopy, in particular for confocal microscopy, in particular for the analysis of fluorescence lifetime imaging (FLIM, fluorescence lifetime imaging), or for fluorescence correlation spectroscopy (FCS, fluorescence correlation spectroscopy). ,
Die mittlere Leistung des gepulsten Eingangslasers hängt, bei konstanter Pulsenergie, linear von der Pulswiederholfrequenz ab. Bei einem frei triggerbaren Eingangslaser kann diese einen sehr weiten Bereich abdecken und sich, bei wechselndem Steuersignal, plötzlich ändern. Diesen Änderungen muss mit angepassten Pumpleistungen im optischen Verstärker begegnet werden.The average power of the pulsed input laser depends linearly on the pulse repetition frequency with constant pulse energy. In the case of a freely triggerable input laser, this can cover a very wide range and change suddenly when the control signal changes. These changes must be countered with adapted pump powers in the optical amplifier.
Die Wirkung des optischen Verstärkers hängt sehr stark von der Inversion ab, also davon, wie viele Ionen sich im angeregten Zustand befinden. Bei höherer mittlerer Eingangsleistung muss mehr Pumplicht zugeführt werden, bei geringer mittlerer Eingangsleistung muss die Pumpleistung reduziert werden, um den Verstärker vor Zerstörung zu schützen.The effect of the optical amplifier depends very much on the inversion, ie how many ions are in the excited state. With higher average input power, more pump light must be supplied, with low average input power, the pump power must be reduced to protect the amplifier from destruction.
Da die Qualität des Spektrums am Ende der nichtlinearen Faser stark von der Pulsspitzenleistung des Laserpulses abhängt, muss gewährleistet sein, dass diese möglichst konstant und unabhängig von der Pulswiederholfrequenz ist. Deshalb muss nicht nur zum Schutz des Verstärkers sondern auch zur Erhaltung der Qualität des Spektrums die Pumpleistung an die mittlere Eingangsleistung angepasst werden.Since the quality of the spectrum at the end of the nonlinear fiber strongly depends on the pulse peak power of the laser pulse, it must be ensured that this is as constant as possible and independent of the pulse repetition frequency. Therefore, not only to protect the amplifier but also to preserve the quality of the spectrum, the pump power must be adjusted to the average input power.
Zu diesem Zweck wird die Größe der mittleren Leistung an mehreren Stellen überwacht. Die Pumpleistungen der einzelnen Verstärkerstufen werden von einem Mikrokontroller so gesteuert, dass sich der Gesamtaufbau in einem optimalen Betriebszustand befindet. Das Nutzsignal am Ausgang des Wellenlängenselektors kann ebenfalls permanent überwacht werden.For this purpose, the size of the average power is monitored in several places. The pump powers of the individual amplifier stages are controlled by a microcontroller so that the overall structure is in an optimal operating state. The useful signal at the output of the wavelength selector can also be permanently monitored.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments. In this case, the respective features can be implemented on their own or in combination with one another. The possibilities to solve the problem are not limited to the embodiments. For example, area information always includes all - not mentioned - intermediate values and all imaginable subintervals.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigt:The embodiments are shown schematically in the figures. In detail shows:
Aufbauconstruction
Das Licht des Diodenlasers
Vorzugsweise kommt ein zweistufiger Ytterbium-dodierter Faserverstärker (YDFA)
Im Ergebnis dieser Verstärkung liegen infrarote Pulse mit Spitzenleistungen größer 1 kW vor.As a result of this amplification, there are infrared pulses with peak powers greater than 1 kW.
Die verstärkten Lichtpulse werden zur spektralen Verbreiterung in eine Photonische Kristallfaser (PCF)
Typische Faserlängen liegen im Bereich von z. B. 0,1 bis 10 m oder mehr; die Länge hängt vom Fasertyp und von der eingekoppelten Pulsenergie ab.Typical fiber lengths are in the range of z. 0.1 to 10 meters or more; the length depends on the fiber type and the coupled pulse energy.
Abschließend durchläuft der Weißlicht-Puls den Wellenlängenselektor
Im Ergebnis werden Pulse mit wählbarer Wellenlänge im sichtbaren Bereich erreicht, mit Pulslängen im Bereich von 100 ps und Pulsenergien im Bereich von 1–10 pJ/nm.As a result, selectable wavelength pulses are achieved in the visible range, with pulse lengths in the range of 100 ps and pulse energies in the range of 1-10 pJ / nm.
Steuerungcontrol
Da die Pulsenergie der Ausgangspulse stark von diversen Parametern der vorhergehenden Stufen der Lichtquelle abhängt, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um die Pulsenergie der Ausgangspulse zu stabilisieren.Since the pulse energy of the output pulses depends strongly on various parameters of the preceding stages of the light source, various measures are taken to stabilize the pulse energy of the output pulses.
Zum einen werden die mittleren Leistungen des Lichts am Ausgang der einzelnen Stufen mittels geeigneten Messgeräten
Zum anderen weist die Lichtquelle eine Steuerung
Beispiele erzeugter PulsmusterExamples of generated pulse patterns
Typische Pulsabstände (auch für periodische Pulse) liegen im Bereich von 10 bis 1.000 ns. Abstände zwischen den Bursts liegen im Bereich von 100 bis 10.000 ns.Typical pulse intervals (also for periodic pulses) are in the range of 10 to 1,000 ns. Distances between the bursts are in the range of 100 to 10,000 ns.
Eine solche Art von Burstfolgen ist wichtig, um z. B. Moleküle durch eine kurzzeitig intensive Anregung (Burst) in einen bestimmten Zustand (z. B. Triplett) anzuregen. Die auf den Burst folgende längere Anregungspause ermöglicht die gezielte Beschränkung der Verweildauer in diesem Zustand um zum Beispiel die Anregung in höhere Triplettzustände zu minimieren [siehe z. B. Donnert G., Eggeling C., Hell SW.: ”Tripletrelaxation microscopy with bunched pulsed excitation”, Photochemical & Photobiological Sciences, Vol. 8(4), Seiten 481–485, 2009].Such a kind of burst sequences is important to B. Excite molecules by a short-term intense excitation (burst) in a particular state (eg triplet). The longer excitation pause following the burst allows the targeted restriction of the residence time in this state in order, for example, to minimize the excitation into higher triplet states [see, for example, US Pat. B. Donnert G., Eggeling C., Hell SW .: "Triplex relaxation microscopy with bunched pulsed excitation", Photochemical & Photobiological Sciences, Vol. 8 (4), pp. 481-485, 2009].
Dabei können z. B. die Pulse der ersten Wellenlänge von einem frei triggerbaren, gepulsten Diodenlaser stammen, während die Pulse der zweiten Wellenlänge aus einer als Slave betriebenen Lichtquelle stammen, wie sie hier beschrieben ist.This z. For example, the pulses of the first wavelength originate from a freely triggerable, pulsed diode laser, while the pulses of the second wavelength originate from a slave operated light source as described herein.
Zwischen den einzelnen Pulsen
Derartige Pulsmuster sind zum Beispiel bei der Zwei- oder auch Mehrfarbanregung von FRET Paaren notwendig, um den Energieübertrag zwischen den FRET-Fluorophoren und damit deren Abstand charakterisieren zu können.Such pulse patterns are necessary, for example, in the two- or multi-color excitation of FRET pairs in order to characterize the energy transfer between the FRET fluorophores and thus their distance.
Eine unterschiedliche Anzahl von Pulsen pro Wellenlänge kann genutzt werden, um bei bereits maximaler Anregungsleistung pro Puls dennoch über die Pulsfolge integriert für verschiedene Anregungsfarben unterschiedliche Anregungsleistungen zu realisieren. Auf diese Weise können Unterschiede im Absorptionskoeffizienten oder der Detektionseffizienz ausgeglichen werden. Auch können auf diese Weise spezielle statistisch relevante Detektionssignalverhältnisse eingestellt werden [siehe z. B. Zarrabi N., Ernst S., Düser M. G., Golovina-Leiker A., Becker W., Erdmann R., Dunn S. D., Börsch M.: ”Simultaneous monitoring of the two coupled motors of a single FoF1-ATP synthase by three-color FRET using duty cycleoptimized triple-ALEX”; Proceedings of SPIE, Vol. 7185, Seiten 718505-718505-14 (2009)]. Daneben sollten Bursts mit unterschiedlichen Farben aus den oben für einfarbige Bursts genannten Gründen ebenso mit Anregungspausen kombiniert werden können.A different number of pulses per wavelength can be used in order to realize different excitation powers even at maximum excitation power per pulse, yet integrated via the pulse sequence for different excitation colors. In this way, differences in the absorption coefficient or the detection efficiency can be compensated. It is also possible in this way to set special statistically relevant detection signal ratios [see, for example, US Pat. B. Zarrabi N., Ernst S., Düser MG, Golovina-Leiker A., Becker W., Erdmann R., Dunn SD, Börsch M .: "Simultaneous monitoring of the two coupled motors of a single FoF1-ATP synthase by three-color FRET using duty-cycle optimized triple-ALEX "; Proceedings of SPIE, Vol. 7185, pages 718505-718505-14 (2009)]. In addition, bursts of different colors for the reasons mentioned above for monochrome bursts should also be combined with stimulation pauses.
Ähnliche Pulsregime werden z. B. in der Gewebespektroskopie angewendet, wo verschiedene Wellenlängen quasi-simultan unterschiedliche Gewebeeigenschaften abfragen.Similar pulse regimes are z. B. used in tissue spectroscopy, where different wavelengths quasi-simultaneously query different tissue properties.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Diodenlaserdiode laser
- 22
- erste Stufe des optischen Verstärkersfirst stage of the optical amplifier
- 33
- zweite Stufe des optischen Verstärkerssecond stage of the optical amplifier
- 44
- nicht-lineare Faser zur spektralen Verbreiterungnon-linear fiber for spectral broadening
- 55
- Wellenlängenselektorwavelength
- 66
- Steuerungcontrol
- 2121
- Pumpdiodenpump diodes
- 2222
- Messgerät für die mittlere LeistungMedium power meter
- 2424
- Burstburst
- 2626
- Lichtpulslight pulse
- 3030
- Burstburst
- 3232
- Pulsen der ersten WellenlängePulses of the first wavelength
- 3434
- Pulsen der zweiten WellenlängePulses of the second wavelength
Claims (1)
Priority Applications (1)
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